Jeśli chcesz wiedzieć, jak podłączyć prostownik, to trafiłeś we właściwe miejsce. Ten artykuł pomoże Ci zrozumieć różnicę między prostownikiem pełnofalowym a mostkowym, a także omówi niektóre typowe elementy używane do prostowania. Dowiesz się także o prostowaniu aktywnym, kondensatorach filtrujących i podwójnych diodach. Pod koniec tego artykułu będziesz miał wszystkie informacje potrzebne do ukończenia projektu.
Prostownik pełnofalowy a mostkowy
Prostowniki pełnofalowe i mostkowe to dwa rodzaje procesów prostowania, które przekształcają prąd zmienny w stały. Każdy z nich wytwarza inny sygnał wyjściowy. Mają też różne poziomy sprawności. Jeżeli chcesz wiedzieć, którego typu prostownika użyć, musisz zrozumieć, co każdy z nich robi i jak działa.
Prostowanie pełnofalowe wykorzystuje dwie diody, natomiast mostkowe – cztery. W obu przypadkach transformator jest wykorzystywany jako mostek łączący cztery diody. Napięcie wytwarzane przez każdą z tych diod jest mierzone w miliwoltach.
Pośród prostowników pełnofalowych i mostkowych, wyjście tego drugiego jest uważane za najbardziej imponujące. Jest to pulsujące spolaryzowane napięcie stałe z tętnieniami. Jednak jest on również bardzo trudny do wykonania i nie można go używać w codziennych zastosowaniach.
Prostowanie mostkowe jest o wiele bardziej złożone niż prostowanie pełnofalowe. Wymaga użycia transformatora, transformatora step-down, dwóch diod i rezystora obciążenia.
Kondensator filtrujący
Podłączenie kondensatora filtrującego do prostownika jest dobrym sposobem na uzyskanie gładkiego prądu stałego na wyjściu. W tym procesie bierze udział kilka czynników. Pierwszym z nich jest rozmiar kondensatora. Większy kondensator zapewni Ci lepsze filtrowanie. Ma też niską oporność na sygnał o wysokiej częstotliwości.
Innym czynnikiem jest obciążenie. Zastosowanie rezystora obciążenia zwiększy prąd płynący do kondensatora i zmniejszy średnie napięcie wyjściowe. Należy unikać stosowania zbyt dużego rezystora obciążającego. Może to spowolnić proces rozładowywania.
Dodatkowo kondensator powinien mieć znaczną ilość ładunku. Jeżeli napięcie pozostanie między płytkami, kondensator nie będzie się ładował.
Najlepszy efekt filtracji uzyskasz, podłączając duży kondensator do impedancji obciążenia. Jednak fizyczny rozmiar kondensatora ograniczy jego pojemność.
Użycie kondensatora do wygenerowania bardziej płynnego prądu stałego jest częstym zastosowaniem tego urządzenia. Są one łatwo dostępne. Kondensatory są też przydatne do ochrony zasilacza przed nagłymi zmianami napięcia.
Podwójna dioda
Podwójny prostownik diodowy to obwód o topologii mostka, który wykorzystuje dwie diody i dwa kondensatory do zwiększenia napięcia wyjściowego bez użycia transformatora. Napięcie wyjściowe tego obwodu nie jest natychmiastowe, ponieważ osiąga wartość 2Vp w pewnym okresie czasu. Jest to przeciwieństwo półfalowego wyjścia prostownika z pojedynczą diodą.
Istnieją różne typy prostowników z podwójną diodą. Najbardziej rozpowszechnionym typem jest dioda PIN. Można ją wykorzystać w wielu zastosowaniach, w tym do przełączania radia. Innym typem jest mnożnik napięcia. W tym układzie dwie diody są odwrócone w każdej połowie cyklu.
Innym popularnym typem jest prostownik pełnofalowy. W tym obwodzie środkowy zaczep łączy diodę z obciążeniem.
Kiedy wejściowy sygnał prądu zmiennego osiąga wartość szczytową, kondensator ładuje się do wartości szczytowej. Nazywa się to „szczytowym napięciem wejściowym”.
Prostowanie aktywne
Prostownik aktywny to układ składający się z elementu półprzewodnikowego i elementu pasywnego. Używa się go w wielu różnych zastosowaniach, takich jak ochrona akumulatorów, matryce fotowoltaiczne i zasilacze ORing.
Prostowanie aktywne jest używane do zwiększania wydajności energetycznej i minimalizowania strat przewodzenia w przetwornicach niskiego napięcia. Układ wykorzystuje komparator do wykrywania wejściowego napięcia AC i otwierania tranzystorów w odpowiednich momentach. W niektórych przypadkach wykorzystywany jest również wzmacniacz operacyjny.
W porównaniu z konwencjonalnymi diodami o złączu PN, aktywne prostowniki mogą mieć niższy spadek napięcia zasilającego. Jednak aktywne prostowanie nadal wymaga kondensatorów wygładzających.
Obwody aktywnego prostowania często wykorzystują niskoprogowe układy oparte na tranzystorach MOSFET z kanałem P. Układy te zawierają stopień sterujący bramką. Układy te zawierają stopień sterujący bramką, który zapewnia szybkie przełączanie głównego tranzystora.
Aktywne prostowanie jest opłacalną alternatywą dla topologii bezmostkowych. Może być realizowane przez pojedynczy układ scalony lub przez kondensator zbiorczy. To, czy wymagany jest pojedynczy układ scalony, czy kondensator zbiorczy, zależy od rodzaju pożądanej straty i charakterystyki mocy sterowania obwodu.